【文章內容簡介】 信模塊，是適應信息化的 PLC 產品。CS1 系列具有中型機的規(guī)模、大型機的功能，是 一種極具推廣價值的新機型。大型機有 C1000H、C2022H、CV （ CV500／CV1000 ／CV2022 ／CVM1）等。 7 / 46C1000H、C2022H 可單機或雙機熱備運行，安裝帶電插拔模塊，C2022H 可在線更換 I/O 模塊；CV 系列中除 CVM1 外，均可采用結構化編程， 易讀、易調試，并具有更強大的通信功能。 松下公司的 PLC 產品中，FPO 為微型機，FP1 為整體式小型機，FP3 為中型機，FP5/FPFP10S（FP10 的改進型）、FP20 為大型 機，其中 FP20是最新產品。松下公司近幾年 PLC 產品的主要特點是：指令系統(tǒng)功能強；有的機型還提供可以用 FPBASIC 語言編程的 CPU 及多種智能 模塊，為復雜系統(tǒng)的開發(fā)提供了軟件手段；FP 系列各種 PLC 都配置通信機制，由于它們使用的應用層通信協議具有一致性，這給構成多級 PLC 網絡和開發(fā) PLC 網絡應用程序帶來方便三菱公司的 PLC 是較早進入中國市場的產品。其小型機 F1/F2 系列是 F 系列的升級產品，早期在我國的銷量也不小。F1/F2 系列加強了指令系統(tǒng)，增加了 特殊功能單元和通信功能，比 F 系列有了更強的控制能力。繼 F1/F2 系列之后，20 世紀 80 年代末三菱公司又推出 FX 系列，在容量、速度、特殊功能、網絡 功能等方面都有了全面的加強。FX2 系列是在 90 年代開發(fā)的整體式高功能小型機，它配有各種通信適配器和特殊功能單元。FX2N 幾年推出的高功能整體式小 型機，它是 FX2 的換代產品，各種功能都有了全面的提升。近年來還不斷推出滿足不同要求的微型 PLC，如 FXOS、 FX1S、FX0N、FX1N 及 α系列 等產品。三菱公司的大中型機有 A 系列、QnA 系列、Q 系列，具有豐富的網絡功能，I/O 點數可達 8192 點。其中 Q 系列具有超小的體積、豐富的機型、靈活的安裝方式、雙 CPU 協同處理、多存儲器、遠程口令等特點，是三菱公司現有 PLC中最高性能的 PLC。 PLC系統(tǒng)組成及各部分的功能CPU 運算和控制中心 它在整個系統(tǒng)中起“心臟”作用。 存儲器8 / 46 具有記憶功能的半導體電路，分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器。 系統(tǒng)程序存儲器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲器、ROM 組成。廠家使用的，內容不可更改，斷電不消失。 用戶存儲器：分為用戶程序存儲區(qū)和工作數據存儲區(qū)。由隨機存取存儲器（RAM）組成。輸入/輸出接口(1) 輸入接口：輸入接口電路工作過程：當開關合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導通，向內部電路輸入信號。當開關斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導通。向內部電路輸入信號。也就是通過輸入接口電路把外部的開關信號轉化成 PLC內部所能接受的數字信號。 (2) 輸出接口輸出接口工作過程：當內部電路輸出數字信號 1，有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點閉合，提供負載導通的電流和電壓。當內部電路輸出數字信號 0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點斷開，斷開負載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內部的數字電路化成一種信號使負載動作或不動作。 PLC 采用“ 順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式 每次掃描過程。集中對輸入信號進行采樣。集中對輸出信號進行刷新。 輸入刷新過程。當輸入端口關閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。9 / 46一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。 元件映象寄存器的內容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。 掃描周期的長短由三條決定。（1）CPU 執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時間（3）指令條數 由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現象，即輸入/ 輸出響應延遲。 電鍍生產線的控制系統(tǒng)概述與選題背景意義 基于PLC的電鍍行車的控制系統(tǒng)的概述 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置，它具有可靠性高，抗干擾能力強；配套齊全，功能完善，適用性強；易學易用，深受工程技術人員歡迎；系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造；體積小，重量輕，能耗低等特點。一件電鍍產品的質量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產品嚴格按照電鍍工藝流程運行和保證產品的電鍍時間則是決定電鍍產品質量和品質的重要因素。在電鍍生產線上采用自動化控制不但可以使電鍍產品的質量和品質得到嚴格的保證，有效的減少廢品率，而且還可以提高生產效率和減輕 工人的勞動強度，有著非常好的經濟效益和社會效益，電鍍生產線上對行車的自動控制則是電鍍生產線自動化控制的關鍵。 因此用PLC 來設計整個控制系統(tǒng)是不錯的選擇。 課題的選題背景及意義電鍍就是利用電解的方式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結合力良好的金屬層的過程。簡單的理解，是物理和化學的變化和結合。隨著工業(yè)化生產的不斷細分，新工藝新材料的不斷涌現，在實際產品得到應用的設計效果也日新月異，電鍍是我們在設計中經常要涉及到的一種工藝，而電鍍效果是我們使用時間較長，工藝也較為成熟的一種效果。對于這種工藝10 / 46的應用在我們的產品上已經非常多，而通過這種的處理我們通常可以得到一些金屬色澤的效果，如高光、亞光等，搭配不同的效果構成產品效果的差異性，通過這樣的處理為產品的設計增加一個亮點。電鍍工藝的應用我們一般作以下用途：a:防腐蝕 b:防護裝飾 c:抗磨損 d:電性能（根據零件工作要求，提供導電或絕緣性能的鍍層）e:工藝要求。一件電鍍產品的質量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產品嚴格按照電鍍工藝流程運行和保證產品的電鍍時間則是決定電鍍產品質量和品質的重要因素。在電鍍生產線上采用自動化控制不但可以使電鍍產品的質量和品質得到嚴格的保證，有效的減少廢品率，而且還可以提高生產效率和減輕工人的勞動強度，有著非常好的經濟效益和社會效益，電鍍生產線上對行車的自動控制則是電鍍生產線自動化控制的關鍵。電鍍生產線按照其工藝要求和規(guī)模一般設計有兩臺行車、三臺行車和四臺行車工作，每臺行車都根據已編制好的各自的程序運行；對于行車的自動控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序控制器，發(fā)展至今其控制方式已采用可編程控制器 PLC 作為核心控制部件，其控制更為安全、可靠、方便、靈活，自動化程度更高。用 PLC 輔以變頻器對電鍍自動生產線行車進行自動控制，具有結構簡單、編程方便、操作靈活、使用安全、工作穩(wěn)定、性能可靠和抗干擾能力強的特點，是一種很有效的自動控制方式，是電鍍生產實現高效、低成本、高質量自動化生產的發(fā)展方向。 控制對象的設計要求詳述電鍍的工作流程如圖 ：啟動——吊鉤上升——上限行程開關閉合——右行至 1 號槽上方——XK1 行程開關閉合——吊鉤下降進入 1 號槽——下限行程開關閉合——電鍍延時——吊鉤上升……，由 6 號槽內吊鉤上升，然后左行至左限位，吊鉤下降至原位，即原位。按照要求，我們要實現以下工作方式：原位：表示設備處于初始狀態(tài)，吊鉤在下限位置，行車在左限位置。連續(xù)工作：當吊鉤回到原點后，延時一段時間（裝卸零件），自動上升11 / 46右行，按照工作流程要求不停的循環(huán)。 單周期工作：設備始于原點，按下啟動按鈕，設備工作一個周期，然后停于原點，要重復第二個工作周期，必須再按一下啟動按鈕。12 / 46第2章 系統(tǒng)的硬件設計 ⑴PLC 控制系統(tǒng)類型① 由 PLC 構成的單機控制系統(tǒng)。② 由 PLC 構成的集中控制系統(tǒng)。③ 由 PLC 構成的分布式控制系統(tǒng)。④ 用 PLC 構成遠程 I/0 控制系統(tǒng)。⑵ 系統(tǒng)的運行方式① 手動運行方式。 ② 自 動 運 行 方 式 。⑴ 工藝要求⑵ 設備狀況⑶ 控制功能⑷ I/0 點數和種類⑸ 系統(tǒng)的先進性 ⑴ 合理的結構型式整體式 PLC 的每一個 I／O 點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式 PLC 的功能擴展靈活方便,在 I／O 點數、輸入點數與輸出點數的比例、I／O 模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復雜的控制系統(tǒng)。⑵安裝方式的選擇13 / 46PLC 系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程 I／O 式以及多臺 PLC 聯網的分布式。集中式不需要設置驅動遠程 I／O 硬件，系統(tǒng)反應快、成本低；遠程 I／O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程 I／O 可以分散安裝在現場裝置附近，連線短，但需要增設驅動器和遠程 I／O 電源；多臺 PLC 聯網的分布式適用于多臺設備分別獨立控制，又要相互聯系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加 通訊 模塊。 ⑶應用功能要求一般小型(低檔)PLC 具有邏輯運算、定時、計數等功能，對于只需要開關量控制的設備都可滿足。對于以開關量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶 A／D 和D／A 轉換單元，具有加減算術運算、數據傳送功能的增強型低檔 PLC。對于控制較復雜，要求實現 PID 運算、閉環(huán)控制、通信聯網等功能，可視控制規(guī)模大小及復雜程度，選用中檔或高檔 PLC。但是中、高檔 PLC 價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。⑷響應速度要求PLC 是為工業(yè)自動化設計的通用控制器，不同檔次 PLC 的響應速度一般都能滿足其應用范圍內的需要。如果要跨范圍使用 PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應該慎重考慮 PLC 的響應速度，可選用具有高速 I／O處理功能的 PLC，或選用具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的 PLC 等。⑸系統(tǒng)可靠性的要求對于一般系統(tǒng) PLC 的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。⑹機型盡量統(tǒng)一一個企業(yè)，應盡量做到 PLC 的機型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：①機型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。②機型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術力量的培訓和技術水平14 / 46的提高。③機型統(tǒng)一，其外部設備通用，資源可共享，易于聯網通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。根據自動化電鍍生產線的控制要求以及以上根據，我們采用了德國西門子PLC S7200 CPU226 型號，此類型 PLC 無論獨立運行，還是聯接網絡都能完成各種控制任務。它的使用范圍可以覆蓋從替代繼電器的簡單控制到復雜的自動控制。其應用領域包括各種機床、紡織機械、塑料機械、電梯等行業(yè)。S7200 CPU226 通訊功能完善，具有極高的性能價格比是很突出的特點，也是我們采用它的主要原因。 PLC 為此系統(tǒng)的控制核心，此系統(tǒng)的輸入信號有兩部分，一部分是原點、單周期、連續(xù)等面板控制按鈕，另一部分是多種行程開關，這些面板按鈕信號和傳感器信號作為 PLC 的輸入變量，經過 PLC 的輸入接口輸入到內部數據寄存器， 然后在 PLC 內部進行邏輯運算或數據處理后，以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅動電機來控制行車的運行和吊鉤的升降 I/O分配表及其端子接線圖在本次系統(tǒng)設計中，我們定義的 I/O 分配表如表 21 所示。將 18 個輸入信號和 8 個輸入信號按各自的功能類型分好，并與 PLC 的 I/O 點一一對應，編排地址如下表。數字量擴展模塊的地址分配是從最靠近 CPU 模塊的數字量模塊開始，在本機數字量地址的基礎上從左到右按字節(jié)連續(xù)遞增，本模塊高位實際位數未滿 8 位的，未用位不能分配給 I/O 鏈的后續(xù)模塊，模擬量擴展模塊的地址是從最靠近 CPU 模塊的模擬量模塊開始，在本機模擬量地址的基礎上從左到右按字遞增。我們定義的 I